一种电池阻燃隔热防震功能膜及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及新能源电池技术领域，具体为一种电池阻燃隔热防震功能膜及其生产工艺。


背景技术：

2.现阶段，电动汽车主要以锂离子电池作为动力电池，而极端条件下电池热失控是电动汽车的首要安全性问题，常见的较为严重的是电池过充导致温度过高，致使电动汽车着火，爆炸，对于新能源汽车电池单元局部失控问题，气凝胶隔热材料是解决动力电池热失控的有效措施，可以提高新能源汽车的使用安全性；申请号为201610944304.2的发明公开了一种电池外包装用隔热膜，以钛酸四丁酯为前驱体，加入纤维改性的气凝胶，可以有效的提高成品的韧性，提高填料在树脂间的分散性，有效的降低了团聚，提高了成品的稳定性，还加入了纳米氧化铝、纳米二氧化铈、聚对苯二甲酸乙二醇酯等成分，增强了成品薄膜的保温隔热性能。
3.气凝胶超高的孔隙率使其在力学性能上表现出了高度脆性及易碎的特点，尤其对于众多无机气凝胶，脆弱的力学性能是阻碍其应用的关键因素，上述专利中，以纤维作为基材与无机气凝胶进行复合可显著提升复合气凝胶的弹性性能，该方法对于气凝胶的韧性提升有限，无法针对车辆突发状态下撞击导致的物体穿刺以及高冲击性对电池的损伤；因此，不满足现有的需求，对此提出了一种电池阻燃隔热防震功能膜及其生产工艺。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电池阻燃隔热防震功能膜及其生产工艺，当相邻的单体气凝膜片四周的内合页边与外合页边叠合后，合页边区域的压强就会小于外界大气压，在外界压强的影响下，二者时间会紧密的贴合在一起，加上纺布自身的表面摩擦阻力，在电池发生爆炸或者物体从外侧冲击时，单体气凝膜片形成复合隔膜可以起到很好的保护作用，可以有效的阻隔爆炸时产生的冲击力，防止其第一时间向外扩散，可以解决现有技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电池阻燃隔热防震功能膜，包括复合隔膜主体，所述复合隔膜主体包括单体气凝膜片和阻燃防尘纺布，单体气凝膜片之间呈矩阵式分布排列，所述单体气凝膜片之间设置有胶板间隙，胶板间隙内部的定位塞与阻燃防尘纺布设置为一体式结构，所述单体气凝膜片包括混编膜袋和气凝胶内芯，混编膜袋包括阻燃弹力绳和金属环形扣。
6.优选的，所述阻燃弹力绳之间通过金属环形扣连接，所述阻燃弹力绳的直径为0.75mm，金属环形扣的直径为0.5mm。
7.优选的，所述单体气凝膜片相邻的一侧设置有内合页边，内合页边包括内长合页边和内短合页边，所述单体气凝膜片相邻的另一侧设置有外合页边，外合页边包括外长合页边和外短合页边。
8.优选的，所述内合页边的两端均设置有双头磁极卡片，双头磁极卡片与内合页边通过卡槽连接。
9.优选的，所述双头磁极卡片的一侧设置为磁性结构，双头磁极卡片的另一侧设置为铁质结构。
10.优选的，所述内合页边和外合页边的厚度为0.25mm，所述内合页边之间设置有夹合槽，外合页边之间设置有夹合槽。
11.优选的，所述凝胶内芯的四周均设置有硬质胶体骨架。
12.本发明提供的另一种技术方案：一种电池阻燃隔热防震功能膜的生产工艺，包括如下步骤：
13.s1：将环氧树脂倒入模具中制作用于无机气凝胶的骨架结构，制作完成后，将硬质胶体骨架取出放入到气凝胶成型模具中；
14.s2：将醇凝胶置于超临界流体干燥的干压容器中，通过控温器将其温度降低，打开co2钢瓶的减压阀，从高压容器上部通入co2，随着co2气体的不断通入co2达到了液气两相平衡，其中下层是液态co2此时凝胶中的乙醇溶剂可逐步被液态co2完全取代；
15.s3：以一定的速率升温，液体co2开始逐渐膨胀，压力首先达到临界压力继续升温通过释放少量的co2，保持压力不变，最终达到预先所选择的临界温度；
16.s4：在临界状态保持一定的时间，使凝胶孔隙中的液体达到全部转化成临界液体，将液态的气凝胶倒入到放置有硬质胶体骨架的模具中，然后保持临界温度不变的情况下，通过排气阀缓慢释放出干燥介质的co2流体，当温度降至室温时，即制得气凝胶；
17.s5：利用高密度聚乙烯短切纱和芳纶短切纱混纺编织成个体弹力绳，再将两条体弹力绳交叉编织成阻燃弹力绳，编织好的阻燃弹力绳之间通过金属环形扣进行连接，从而制成混编膜袋；
18.s6：混编膜袋在编织过程中，会在每个膜袋的两侧加工出合页边，最后将气凝胶内芯包裹在混编膜袋的内部，并对混编膜袋的边缝处进行缝合，最终得到单体气凝膜片，单体气凝膜片之间组合后可以形成一张复合隔膜。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1、本发明，混编膜袋是由阻燃弹力绳和金属环形扣编织组合而成，其中，阻燃弹力绳是利用高密度聚乙烯短切纱和芳纶短切纱混纺编织成个体弹力绳，再将两条体弹力绳交叉编织成阻燃弹力绳，编织好的阻燃弹力绳之间通过金属环形扣进行连接，从而制成混编膜袋，阻燃弹力绳在具备阻燃特性的同时，还具备良好的韧性和弹力，在受到外力冲击时，阻燃弹力绳可以通过变形拉伸来吸收多余的冲击力，避免冲击力过大对电池造成损坏，而桥接阻燃弹力绳的金属环形扣本身厚度大于阻燃弹力绳，所以接触到一些尖锐物体的冲击时，金属环形扣可以阻隔物体，防止其对混编膜袋造成穿刺；
21.2、本发明，单体气凝膜片是由内外两层混编膜袋和气凝胶内芯组合而成，气凝胶内芯包裹在混编膜袋的内部，而后对混编膜袋的边缝处进行缝合，最终得到单体气凝膜片，其中，用于组合的两张混编膜袋邻边都设计有内合页边和外合页边，单体气凝膜片组合成复合隔膜时，将相邻的外长合页边与内长合页边，还有外短合页边与内短合页边相互依层叠放，当相邻的单体气凝膜片四周的内合页边与外合页边叠合后，合页边区域的压强就会小于外界大气压，在外界压强的影响下，二者时间会紧密的贴合在一起，加上纺布自身的表
面摩擦阻力，在电池发生爆炸或者物体从外侧冲击时，单体气凝膜片形成复合隔膜可以起到很好的保护作用，可以有效的阻隔爆炸时产生的冲击力，防止其第一时间向外扩散；
22.3、本发明，硬质胶体骨架是利用环氧树脂铸模加工而成，其整体的硬度要高于气凝胶内芯，所以在生产过程中，先将加工好的硬质胶体骨架放入到气凝胶模具中，在将液态的气凝胶倒入到放置有硬质胶体骨架的模具中，当温度降至室温时，即制得气凝胶，形成的气凝胶与硬质胶体骨架形成一体式的结构设计，硬质胶体骨架包围在气凝胶的四周，这样在受到冲击以及弯曲时，硬质胶体骨架可以起到一个支撑的作用，避免气凝胶发生严重变形的情况。
附图说明
23.图1为本发明的整体主视图；
24.图2为本发明的复合隔膜主体结构示意图；
25.图3为本发明的单体气凝膜片结构示意图；
26.图4为本发明的混编膜袋结构示意图；
27.图5为本发明的阻燃弹力绳结构示意图；
28.图6为本发明的单体气凝膜片剖面结构示意图；
29.图7为本发明的气凝胶内芯结构示意图。
30.图中：1、复合隔膜主体；2、单体气凝膜片；3、阻燃防尘纺布；4、气凝胶内芯；101、胶板间隙；201、混编膜袋；2011、内合页边；2012、外合页边；2013、双头磁极卡片；211、阻燃弹力绳；212、金属环形扣；301、定位塞；401、硬质胶体骨架。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.请参阅图1-7，本发明提供的一种实施例：一种电池阻燃隔热防震功能膜，包括复合隔膜主体1，复合隔膜主体1包括单体气凝膜片2和阻燃防尘纺布3，单体气凝膜片2之间呈矩阵式分布排列，单体气凝膜片2之间设置有胶板间隙101，胶板间隙101内部的定位塞301与阻燃防尘纺布3设置为一体式结构，单体气凝膜片2包括混编膜袋201和气凝胶内芯4，混编膜袋201包括阻燃弹力绳211和金属环形扣212，阻燃弹力绳211之间通过金属环形扣212连接，阻燃弹力绳211的直径为0.75mm，金属环形扣212的直径为0.5mm；
33.复合隔膜主体1是由多个单体气凝膜片2拼接组合而成，这种拼接式的结构设计可以配合不同尺寸大小的电池模组进行使用，在使用过程中免去了的裁剪花费的时间，同时也避免因裁剪导致的隔膜内部结构发生变化，进而影响到隔膜的整体质量；
34.混编膜袋201是由阻燃弹力绳211和金属环形扣212编织组合而成，其中，阻燃弹力绳211是利用高密度聚乙烯短切纱和芳纶短切纱混纺编织成个体弹力绳，再将两条体弹力绳交叉编织成阻燃弹力绳211，编织好的阻燃弹力绳211之间通过金属环形扣212进行连接，从而制成混编膜袋201，阻燃弹力绳211在具备阻燃特性的同时，还具备良好的韧性和弹力，
在受到外力冲击时，阻燃弹力绳211可以通过变形拉伸来吸收多余的冲击力，避免冲击力过大对电池造成损坏，而桥接阻燃弹力绳211的金属环形扣212本身厚度大于阻燃弹力绳211，所以接触到一些尖锐物体的冲击时，金属环形扣212可以阻隔物体，防止其对混编膜袋201造成穿刺。
35.单体气凝膜片2相邻的一侧设置有内合页边2011，内合页边2011包括内长合页边和内短合页边，单体气凝膜片2相邻的另一侧设置有外合页边2012，外合页边2012包括外长合页边和外短合页边，内合页边2011的两端均设置有双头磁极卡片2013，双头磁极卡片2013与内合页边2011通过卡槽连接，双头磁极卡片2013的一侧设置为磁性结构，双头磁极卡片2013的另一侧设置为铁质结构，内合页边2011和外合页边2012的厚度为0.25mm，内合页边2011之间设置有夹合槽，外合页边2012之间设置有夹合槽；
36.单体气凝膜片2是由内外两层混编膜袋201和气凝胶内芯4组合而成，气凝胶内芯4包裹在混编膜袋201的内部，而后对混编膜袋201的边缝处进行缝合，最终得到单体气凝膜片2，其中，用于组合的两张混编膜袋201邻边都设计有内合页边2011和外合页边2012，单体气凝膜片2组合成复合隔膜时，将相邻的外长合页边与内长合页边，还有外短合页边与内短合页边相互依层叠放，当相邻的单体气凝膜片2四周的内合页边2011与外合页边2012叠合后，合页边区域的压强就会小于外界大气压，在外界压强的影响下，二者时间会紧密的贴合在一起，加上纺布自身的表面摩擦阻力，在电池发生爆炸或者物体从外侧冲击时，单体气凝膜片2形成复合隔膜可以起到很好的保护作用，可以有效的阻隔爆炸时产生的冲击力，防止其第一时间向外扩散。
37.单体气凝膜片2的内部设置有气凝胶内芯4，气凝胶内芯4的四周均设置有硬质胶体骨架401；
38.硬质胶体骨架401是利用环氧树脂铸模加工而成，其整体的硬度要高于气凝胶内芯4，所以在生产过程中，先将加工好的硬质胶体骨架401放入到气凝胶模具中，在将液态的气凝胶倒入到放置有硬质胶体骨架401的模具中，当温度降至室温时，即制得气凝胶，形成的气凝胶与硬质胶体骨架401形成一体式的结构设计，硬质胶体骨架401包围在气凝胶的四周，这样在受到冲击以及弯曲时，硬质胶体骨架401可以起到一个支撑的作用，避免气凝胶发生严重变形的情况。
39.为了更好的展现电池阻燃隔热防震功能膜的生产流程，本实施例提出一种电池阻燃隔热防震功能膜的生产工艺，包括如下步骤：
40.s1：将环氧树脂倒入模具中制作用于无机气凝胶的骨架结构，制作完成后，将硬质胶体骨架401取出放入到气凝胶成型模具中；
41.s2：将醇凝胶置于超临界流体干燥的干压容器中，通过控温器将其温度降低，打开co2钢瓶的减压阀，从高压容器上部通入co2，随着co2气体的不断通入co2达到了液气两相平衡，其中下层是液态co2此时凝胶中的乙醇溶剂可逐步被液态co2完全取代；
42.s3：以一定的速率升温，液体co2开始逐渐膨胀，压力首先达到临界压力继续升温通过释放少量的co2，保持压力不变，最终达到预先所选择的临界温度；
43.s4：在临界状态保持一定的时间，使凝胶孔隙中的液体达到全部转化成临界液体，将液态的气凝胶倒入到放置有硬质胶体骨架401的模具中，然后保持临界温度不变的情况下，通过排气阀缓慢释放出干燥介质的co2流体，当温度降至室温时，即制得气凝胶；
44.s5：利用高密度聚乙烯短切纱和芳纶短切纱混纺编织成个体弹力绳，再将两条体弹力绳交叉编织成阻燃弹力绳211，编织好的阻燃弹力绳211之间通过金属环形扣212进行连接，从而制成混编膜袋201；
45.s6：混编膜袋201在编织过程中，会在每个膜袋的两侧加工出合页边，最后将气凝胶内芯4包裹在混编膜袋201的内部，并对混编膜袋201的边缝处进行缝合，最终得到单体气凝膜片2，单体气凝膜片2之间组合后可以形成一张复合隔膜。
46.工作原理，复合隔膜主体1是由多个单体气凝膜片2拼接组合而成，这种拼接式的结构设计可以配合不同尺寸大小的电池模组进行使用，在使用过程中免去了的裁剪花费的时间，同时也避免因裁剪导致的隔膜内部结构发生变化，进而影响到隔膜的整体质量，单体气凝膜片2是由内外两层混编膜袋201和气凝胶内芯4组合而成，气凝胶内芯4包裹在混编膜袋201的内部，而后对混编膜袋201的边缝处进行缝合，最终得到单体气凝膜片2，其中，用于组合的两张混编膜袋201邻边都设计有内合页边2011和外合页边2012，单体气凝膜片2组合成复合隔膜时，将相邻的外长合页边与内长合页边，还有外短合页边与内短合页边相互依层叠放，当相邻的单体气凝膜片2四周的内合页边2011与外合页边2012叠合后，合页边区域的压强就会小于外界大气压，在外界压强的影响下，二者时间会紧密的贴合在一起，加上纺布自身的表面摩擦阻力，在电池发生爆炸或者物体从外侧冲击时，单体气凝膜片2形成复合隔膜可以起到很好的保护作用，可以有效的阻隔爆炸时产生的冲击力，防止其第一时间向外扩散，而混编膜袋201是由阻燃弹力绳211和金属环形扣212编织组合而成，其中，阻燃弹力绳211是利用高密度聚乙烯短切纱和芳纶短切纱混纺编织成个体弹力绳，再将两条体弹力绳交叉编织成阻燃弹力绳211，编织好的阻燃弹力绳211之间通过金属环形扣212进行连接，从而制成混编膜袋201，阻燃弹力绳211在具备阻燃特性的同时，还具备良好的韧性和弹力，在受到外力冲击时，阻燃弹力绳211可以通过变形拉伸来吸收多余的冲击力，避免冲击力过大对电池造成损坏，而桥接阻燃弹力绳211的金属环形扣212本身厚度大于阻燃弹力绳211，所以接触到一些尖锐物体的冲击时，金属环形扣212可以阻隔物体，防止其对混编膜袋201造成穿刺。
47.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。